專利名稱：：一種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)變換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及信息處理
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及數(shù)字加密、數(shù)字簽字、數(shù)據(jù)壓縮等信息處理
技術(shù)領(lǐng)域：
。隨著Internet國際互聯(lián)網(wǎng)及其商業(yè)應(yīng)用的迅猛發(fā)展，E-mail(電子郵件)的安全保密問題越來越突出。1991年出現(xiàn)了主要用于E-mail加密的密碼系統(tǒng)PGP(PrettyGoodPrivacy)，以及于1993年發(fā)布最后文本的Internet標(biāo)準(zhǔn)建議草案PEM(PrivacyEnhancedMail)。如今，PGP密碼系統(tǒng)大約被全世界三億Internet個人用戶中的半數(shù)用于E-mail加密；而PEM正在被越來越多的Internet企業(yè)用戶采用，成為電子商務(wù)安全的一個基礎(chǔ)。PGP和PEM都能為用戶提供消息的保密和認(rèn)證功能，以及與E-mail的兼容性；PGP還為用戶提供消息的壓縮功能。所謂與E-mail兼容，就是把準(zhǔn)備用E-mail傳送的任意8-比特數(shù)據(jù)字節(jié)(Byte)串或任意比特流數(shù)據(jù)，變換為有限制的ASCII(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)字符的串。對后者的主要限制有(1)字符可打印；(2)字符集中不包含控制字符。這樣的ASCII字符共有95個，其對應(yīng)的10進(jìn)制編碼是從32到126的全部整數(shù)。由這樣的ASCII字符書寫的郵件符合Internet標(biāo)準(zhǔn)SMTP(SimpleMailTransferProtocol)，能在幾乎所有的E-mail系統(tǒng)中傳遞。目前，PGP或PEM提供與E-mail的兼容性，都是通過稱為“基數(shù)-64變換”的編碼映射Base64(也記作Radix-64)來實(shí)現(xiàn)的?！盎鶖?shù)-64變換”將輸入消息M切分為6比特長的分組作為自變量實(shí)施映射，該映射記為Base64[]X→Y其中，自變量或原像集X包括全部64個6比特符號(用整數(shù)記為0，1，...，63)和表示“無數(shù)據(jù)”的Φ；像集Y包括26個英文字符的大寫和小寫、0至9的阿拉伯?dāng)?shù)字、“+”、“/”，和填充符“＝”。常用軟件中采用的映射規(guī)則為Base64＝“A”，...，Base64[25]＝“Z”，Base64[26]＝“a”，...，Base64[51]＝“z”，Base64[52]＝“0”，...，Base64[61]＝“9”，Base64[62]＝“+”，Base64[63]＝“/”特別地，Base64[Φ]＝“＝”，僅在必要時使用，以便將變換輸出的總字符數(shù)湊足為4的整倍數(shù)。為避免混淆，與C語言源程序的規(guī)定不同，本說明書采用中文引號“”作為ASCII字符或字符串的定界符。設(shè)Y中的每個符號用8-比特字節(jié)來記錄、存儲和傳輸(以下均按這種簡化觀點(diǎn)理解“傳輸”以避免討論各式各樣的實(shí)際傳輸信道，它不影響本說明書中各變換的性能對比)，采用“基數(shù)-64變換”的編碼效率為6/8＝75％，數(shù)據(jù)擴(kuò)展率為8/6＝4/3＝133.33％，故通常說“基數(shù)-64變換”將3字節(jié)輸入變換為4字節(jié)輸出。這對信道資源寶貴的Internet是一個浪費(fèi)。目前在“多用途國際互聯(lián)網(wǎng)郵件擴(kuò)展(MIME)”中使用的變換QP(Quoted-Printable)，是簡單地用三個可打印字符“＝LR”來替換16進(jìn)制記法為“LR”的8-比特數(shù)據(jù)，L、R∈{0，1，...，9，A，B，C，D，E，F(xiàn)}。故QP變換的自變量比特分組長度為8，編碼效率為1/3，數(shù)據(jù)擴(kuò)展率為300％，對Internet資源的浪費(fèi)更大。據(jù)新聞媒體報道，1999年底北京大學(xué)學(xué)生張明和戚文敏發(fā)明了名稱為“電子郵局”(英文縮寫EPOST)的技術(shù)，其效果是加速數(shù)據(jù)在Internet中的傳送和突破原電子郵件郵箱存儲容量的限制；但至今未見實(shí)現(xiàn)技術(shù)的公開報道，也未檢索到國內(nèi)外相關(guān)的專利申請。本發(fā)明的目的是提供一種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)變換方法，它能與SMTP或稍作修訂的MIME結(jié)合使用，降低在網(wǎng)絡(luò)傳輸中由PGP或PEM加工(簽字、壓縮、加密)消息時使用“基數(shù)-64變換”導(dǎo)致的數(shù)據(jù)擴(kuò)展，或因?yàn)槭褂谩癚P變換”導(dǎo)致的數(shù)據(jù)擴(kuò)展，提高消息傳輸速度；同時降低以可打印字符方式存儲該類數(shù)據(jù)的存儲容量需求。本發(fā)明的目的由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)設(shè)計了一種從任意比特串?dāng)?shù)據(jù)到可打印字符或字的序列的變換。其主要思路是將輸入消息M分組映射的比特長度，從現(xiàn)有技術(shù)使用的6或8，增加到13、27或20，并利用91個可打印ASCII字符的集合或可打印雙字符集合的直積與并積，來設(shè)計因分組長度增加后以指數(shù)方式增大的變換像集，從而提高編碼效率。以下是本發(fā)明設(shè)計的“基數(shù)-91變換”，以及它的擴(kuò)展形式——“基數(shù)-91擴(kuò)展變換”1.“基數(shù)-91變換”描述“基數(shù)-91變換”將輸入消息M切分為13比特的分組作為自變量實(shí)施映射，該映射記為Radix-91X→Y其中，自變量或原像集X包括全部8192個13比特符號(用整數(shù)記為0，1，...，8191)，和必要時用于指示末組約定一側(cè)n個比特數(shù)據(jù)為填充數(shù)據(jù)的φn(n＝1，...，12)，φ1＝8192，...，φ12＝8203，原像集X有8204個元素；像集Y為直積R91×R91的子集，符號R91表示從95個可打印ASCII字符中除去包括“＝”、“？”和空格符在內(nèi)的四個字符后余下的91個字符的集合，直積R91×R91有8281個元素。定義Radix-91是X到直積R91×R91內(nèi)任意選定的一個1-1映射。選取哪一個具體的1-1映射作為Radix-91，不影響本發(fā)明的效果。為實(shí)現(xiàn)方便，本發(fā)明首選以下映射(設(shè)R91_CH[91]是包括R91全部元素的字符組，下同)Radix-91X→Y≡(ch1，ch2)字符ch1，ch2∈R91ch1＝R91_CH[X/91]，ch2＝R91_CH[X％91](1)這里的符號“/”和“％”為C語言中的運(yùn)算符，分別表示整數(shù)除法和模除求余數(shù)運(yùn)算。將輸入消息M切分為13比特分組的操作，可能產(chǎn)生不足13比特的末分組。對這種分組，在約定一側(cè)用n個比特補(bǔ)足成為完整分組后實(shí)施映射；同時在其后增加一組數(shù)據(jù)φn(n＝1，...，12)，并當(dāng)做輸入數(shù)據(jù)實(shí)施映射。雙字符“＝？”與“？＝”分別用作輸出字符串的“引導(dǎo)符”和“結(jié)束符”。故“基數(shù)-91變換”的輸出中最多可出現(xiàn)93個可打印ASCII字符。按以上“基數(shù)-91變換”的變換規(guī)則，由填充比特及其指示符φn的像以及“引導(dǎo)符”和“結(jié)束符”導(dǎo)致的輸出數(shù)據(jù)的額外增加不超過8個字符。所以，隨輸入消息M的比特數(shù)或字節(jié)數(shù)增加，本發(fā)明設(shè)計的“基數(shù)-91變換”的平均編碼效率趨近于81.25％，數(shù)據(jù)擴(kuò)展率趨近于123％(現(xiàn)有的“基數(shù)-64變換”的編碼效率為75％，數(shù)據(jù)擴(kuò)展率為133％)。2.“基數(shù)-91擴(kuò)展變換”(27比特分組)描述集合R91的定義與上文中相同。按“基數(shù)-91變換”的思路，但輸入消息分組長度由13比特增加到27比特，再設(shè)計出可打印字符或字的4字節(jié)值作為變換的像，就得到“基數(shù)-91擴(kuò)展變換”。將其針對27比特分組的映射記為Radix-91+X→Y其中，自變量或原像集X包括全部227個27比特符號(用整數(shù)記為0，1，...，134217727)，和必要時用于指示末組約定一側(cè)n個比特數(shù)據(jù)為填充數(shù)據(jù)的φn(n＝1，...，26)，φ1＝134217728，...，φ26＝134217753，原像集X有227+26個元素；像集Y為直積Y0×Y0的子集，集合Y0是直積R91×R91與“漢字通信編碼字符集的信息交換碼集合”(包括GB2312和GB8565)或更一般的“中國、日本和韓國通用漢字編碼字符集(CJKUNIFIEDIDERGRAPH)”的信息交換碼集合的某個m元子集HZm的并集，即Y0＝{R91×R91}∪HZm整數(shù)m∈[3305，942]，R91×R91元素數(shù)為8281，Y0的元素數(shù)N＝8281+m≥11586，直積Y0×Y0的元素數(shù)為N2，大于X的元素數(shù)。定義Radix-91+是X到直積Y0×Y0內(nèi)任意選定的一個1-1映射。在以上限定下m或N的取法，以及選取哪一個具體映射作為Radix-91+，均不影響本發(fā)明的效果。為實(shí)現(xiàn)方便，本發(fā)明首選m＝3305，N＝11586，HZm為GB2312中漢字“啊”至漢字“盈”的信息交換碼(雙8-比特字符，其中不同的8-比特字符有94個)的集合，[]內(nèi)數(shù)字是該漢字的區(qū)位碼，并選擇以下具體映射Radix-91+X→Y≡(y1，y2)≡(ch1，ch2，ch3，ch4)其中整數(shù)y1，y2∈，字符ch1，ch2，ch3，ch4∈R91y1＝X/N，y2＝X％N(2)所以稱N為“擴(kuò)展的基數(shù)”。當(dāng)y1＜8281時ch1＝R91_CH[y1/91]，ch2＝R91_CH[y1％91](3)當(dāng)y1≥8281時ch1ch2＝區(qū)位碼為1601+(y1-8281)的漢字的信息交換碼(4)當(dāng)y2＜8281時ch3＝R91_CH[y2/91]，ch4＝R91_CH[y2％91](3’)當(dāng)y2≥8281時ch3ch4＝區(qū)位碼為1601+(y2-8281)的漢字的信息交換碼(4’)將輸入消息M切分為27比特分組的操作，可能產(chǎn)生不足27比特的末分組。對這種分組，在約定一側(cè)用n個比特補(bǔ)足成為完整分組后實(shí)施映射；同時在其后增加一組數(shù)據(jù)φn(n＝1，...，26)，并當(dāng)做輸入數(shù)據(jù)實(shí)施映射。雙字符“＝？”與“？＝”分別用作輸出字符串的“引導(dǎo)符”和“結(jié)束符”。按以上“基數(shù)-91擴(kuò)展變換”的變換規(guī)則，由填充比特及其指示符φn的像以及“引導(dǎo)符”和“結(jié)束符”導(dǎo)致的輸出數(shù)據(jù)的額外增加不超過12個字符。所以，隨輸入消息M的比特數(shù)或字節(jié)數(shù)增加，本發(fā)明設(shè)計的“基數(shù)-91擴(kuò)展變換”(27比特分組)的平均編碼效率趨近于84.375％，數(shù)據(jù)擴(kuò)展率趨近于118.5％(現(xiàn)有的Base64變換的編碼效率為75％，數(shù)據(jù)擴(kuò)展率為133％)。3.“基數(shù)-91擴(kuò)展變換”(20比特分組)描述集合R91、HZm與集合Y0的定義與上文中相同。按“基數(shù)-91變換”的思路，但輸入消息分組長度由13比特增加到20比特，再設(shè)計出可打印字符或字的3字節(jié)值作為變換的像，就得到另一種“基數(shù)-91擴(kuò)展變換”。仍然采用前面的映射記號Radix-91+X→Y其中，自變量或原像集X包括全部220個20比特符號(用整數(shù)記為0，1，...，1048575)，和必要時用于指示末組約定一側(cè)n個比特數(shù)據(jù)為填充數(shù)據(jù)的φn(n＝1，...，19)，φ1＝1048576，...，φ19＝1048594，原像集X有＝220+19個元素；像集Y為直積R91×Y0的子集，Y0的元素數(shù)N≥11586，直積R91×Y0的元素數(shù)為91×N，大于X的元素數(shù)。定義Radix-91+是X到直積R91×Y0內(nèi)任意選定的一個1-1映射。在以上限定下m或N的取法，以及選取哪一個具體的映射作為Radix-91+，均不影響本發(fā)明的效果。為實(shí)現(xiàn)方便，本發(fā)明首選m＝3305，N＝11586，并選擇以下具體映射；Radix-91+X→Y≡(y1，y2)≡(ch1，ch2，ch3)其中，整數(shù)y1∈，y2∈，字符ch1，ch2，ch3∈R91y1＝X/N，y2＝X％N(5)ch1＝R91_CH[y1](6)當(dāng)y2＜8281時ch2＝R91_CH[y2/91]，ch3＝R91_CH[y2％91](7)當(dāng)y2≥8281時ch2ch3＝區(qū)位碼為1601+(y2-8281)的漢字的信息交換碼(8)不足20比特的末分組的處理方法，與按27比特分組的“基數(shù)-91擴(kuò)展變換”類似。如同“基數(shù)-91變換”，雙字符“＝？”與“？＝”分別用作輸出字符串的“引導(dǎo)符”和“結(jié)束符”。由填充比特及其指示符φn的像以及“引導(dǎo)符”和“結(jié)束符”導(dǎo)致的輸出數(shù)據(jù)的額外增加不超過10個字符。所以，隨輸入消息M的比特數(shù)或字節(jié)數(shù)增加，本發(fā)明設(shè)計的“基數(shù)-91擴(kuò)展變換”(20比特分組)的平均編碼效率趨近于83.33％，數(shù)據(jù)擴(kuò)展率趨近于120％(現(xiàn)有的Base64變換的編碼效率為75％，數(shù)據(jù)擴(kuò)展率為133％)。本發(fā)明與MIME準(zhǔn)用的“基數(shù)-64變換”與QP變換相比，其特點(diǎn)是變換分組映射的自變量比特數(shù)超過6或8，也不是6或8的整倍數(shù)，而是特意選定的13、27或20。變換設(shè)計特征對比數(shù)據(jù)見表1。表1本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，明顯地提高了信息編碼效率。將本發(fā)明用于信息傳輸時可以減少信道占用時間，節(jié)省傳輸費(fèi)用；將本發(fā)明用于任意比特串?dāng)?shù)據(jù)按可打印字符或字方式的存儲時，能節(jié)省存儲空間或費(fèi)用。變換性能特征對比數(shù)據(jù)見表2。表2表2中的(等量)“消息”，指表中變換的輸入，而不是指具體應(yīng)用中由PGP或PEM處理的用戶明文消息。表2中第三行數(shù)據(jù)(“等量消息變換后經(jīng)E-mail傳輸?shù)臅r間”)只是按編碼方法本身計算的結(jié)果。在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)傳輸中使用本發(fā)明時，由于待傳輸消息的編碼效率提高，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷隨之減輕，網(wǎng)絡(luò)處理信道爭用(“碰撞”)的資源消耗也隨之降低，故本發(fā)明的實(shí)際效果比表2中第三行數(shù)據(jù)顯示的會更好。本發(fā)明的如下圖1為本發(fā)明的“基數(shù)-91變換”計算機(jī)算法流程圖。圖2為本發(fā)明的“基數(shù)-91擴(kuò)展變換”計算機(jī)算法流程圖。以下結(jié)合圖1對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。將任意比特串?dāng)?shù)據(jù)映射為可打印ASCII字符序列，該變換方法由計算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)，其特征在于采用下列步驟(1)啟動計算機(jī)(或計算機(jī)已由使用本變換軟件的應(yīng)用程序啟動)；(2)將欲執(zhí)行變換算法的可執(zhí)行程序模塊存入計算機(jī)系統(tǒng)的程序存儲器，將程序準(zhǔn)備就緒的輸出字符集和填充比特指示數(shù)組移入內(nèi)存，建立R91_CH[91]和φ[13]的表(Table)；(3)參數(shù)準(zhǔn)備及賦值(由調(diào)用本模塊的程序完成)將輸入字節(jié)串指針I(yè)NP_STR指向待變換字節(jié)串地址，INP_Len＝輸入字節(jié)串長度，32比特?zé)o符號整數(shù)變量X，W＝0，W中未變換的剩余比特數(shù)R＝0，輸出字符串OUT_STR＝“＝？”，輸出字符串長度OL＝2；(4)將程序計數(shù)器指針指向程序存儲器中前述可執(zhí)行程序模塊入口地址，讀取指令并執(zhí)行操作，即執(zhí)行映射變換；(5)變換的循環(huán)體過程(當(dāng)INP_Len＞0時執(zhí)行)W的第R至第R+7比特位←從地址INP_STR處讀取1個字節(jié)；調(diào)整參數(shù)R←R+8；INP_STR←INP_STR+1；INP_Len←INP_Len-1；實(shí)施分組映射如果(R≥13或INP_Len＝0)則執(zhí)行{X←W的低端13比特；W＞＞13；(即在W的低端保存剩余比特)R←R-13；ch1←R91_CH[X/91]；ch2←R91_CH[X％91]；將字符ch1、ch2添加到輸出串OUT_CH末尾；OL←OL+2；}如果(R＜0)則執(zhí)行{n←-R(即末組高端n個0比特是填充比特)X←φ[n]；ch1←R91_CH[X/91]；ch2←R91_CH[X％91]；將字符ch1、ch2添加到輸出串OUT_CH末尾；OL←OL+2；}(6)在OUT_STR末尾加結(jié)束符“？＝”；(7)變換模塊執(zhí)行結(jié)束。變換模塊執(zhí)行結(jié)束后，輸出字符串存于OUT_STR，其長度為OL的值。[例1]參照圖1和前面對該計算機(jī)程序主要技術(shù)特征的說明，首先初始化確定具體映射關(guān)系的輸出字符集charR91_CH[91]＝{“！”“＂”，...，“+”，“-”，...，“＜”，“＞”，“@”，...，“～”}；即這里從95個可打印字符中扣除的4個字符是“＝”、空格符、“，”和“？”，各符號在ASCII表中的順序不變；故映射規(guī)則為R91_CH＝“！”，R91_CH[1]＝“＂”，R91_CH[22]＝“8”，R91_CH[67]＝“g”，R91_CH[90]＝“～”等等。比特填充指示數(shù)據(jù)初始化為unsignedφ[13]＝{0，8192，8193，8194，8195，8196，8197，8198，8199，8200，8201，8202，8203}；設(shè)輸入消息按8-比特分段的10進(jìn)制表出為unsignedcharINP_STR[5]＝{255，255，252，254，129}；輸入消息字節(jié)長度INP_Len＝5，輸出字符串初始化為OUT_STR＝“＝？”，其長度OL＝2。用W表示無符號32比特變量，其比特位由高(左)到低(右)用31，...，1，0標(biāo)記；用R計移入W但尚未分組的輸入比特數(shù)目，這些比特總是存放在W的低R位(新讀取的輸入字節(jié)比特在W中緊靠原剩余比特的左側(cè)存放)。初始化W＝0，R＝0。以符號“B”開頭的記數(shù)為二進(jìn)制數(shù)，其右端為低位比特。與圖1算法流程中循環(huán)體對應(yīng)的處理過程如下(1)取INP_STR＝255存入W低8位，得到W＝B0...011111111，R＝8，INP_Len＝4(2)取INP_STR[1]＝255，在W中緊臨低R位的左側(cè)存入，即存入W的第8至第15位，得到W＝B0...01111111111111111，R＝16，INP_Len＝3，此時R≥13，取出W低端13比特為X，X＝8191，W＞＞13(即在W低位保存剩余比特，下同)，成為W＝B0......00000111，R＝3，ch1＝R91_CH[X/91]＝R91_CH[90]，ch2＝R91_CH[X％91]＝R91_CH[1]OUT_STR＝“＝？～＂”，OL＝4；(3)取INP_STR[2]＝252，存入W第3至第10位，得到W＝B0...011111100111，R＝11，INP_Len＝2；(4)取INP_STR[3]＝254，存入W第11至第18位，得到W＝B0...01111111011111100111，R＝19，INP_Len＝1，此時R≥13，取出W低端13比特為X，X＝6119，W＞＞13，成為W＝B0......00111111，R＝6，ch1＝R91_CH[X/91]＝R91_CH[67]，ch2＝R91_CH[X％91]＝R91_CH[22]，OUT_STR＝“＝？～＂g8”，OL＝6；(5)取INP_STR[4]＝129，存入W第6至第13位，得到W＝B0...010000001111111，R＝14，INP_Len＝0，此時R≥13，取出W低端13比特為X，X＝127，W＞＞13，成為W＝B0......00001，R＝1，ch1＝R91_CH[X/91]＝R91_CH[1]，ch2＝R91_CH[X％91]＝R91_CH[36]，OUT_STR＝“＝？～＂g8＂H”，OL＝8；(6)因?yàn)镮NP_Len＝0，取X＝W＝1作為完整13比特組(即在剩余比特左側(cè)填充了12個0比特)，R＝R-13＝-12，ch1＝R91_CH[X/91]＝R91_CH，ch2＝R91_CH[X％91]＝R91_CH[1]，OUT_STR＝“＝？～＂g8＂H?。ⅰ?，OL＝10；(7)R＜0，知n＝-R＝12是末組有效數(shù)據(jù)(1比特)左側(cè)的填充0比特個數(shù)，用φ[12]＝8203指出填充比特個數(shù)，并將它映射為輸出X＝8203，ch1＝R91_CH[X/91]＝R91_CH[90]，ch2＝R91_CH[X％91]＝R91_CH[13]，OUT_STR＝“＝？～＂g8＂H?。ⅰ?”，OL＝12；(循環(huán)體處理過程結(jié)束)最后，在輸出串末尾添加“？＝”，使輸出串符合Internet標(biāo)準(zhǔn)建議MIME中已編碼數(shù)據(jù)的標(biāo)示法。所以，對所給輸入數(shù)據(jù)，“基數(shù)-91變換”的輸出是字符長度為14的可打印字符串OUT_STR＝“＝？～＂g8＂H?。ⅰ?？＝”，OL＝14。要實(shí)施Radix-91逆變換，只需按相反的次序進(jìn)行操作，并注意字符“＝？”和“？＝”沒有原像[例1結(jié)束]。以下結(jié)合圖2對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。將任意比特串?dāng)?shù)據(jù)映射為可打印ASCII字符和漢字信息交換碼的序列，該變換方法由計算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)，其特征在于采用下列步驟(1′)啟動計算機(jī)(或計算機(jī)已由使用本變換軟件的應(yīng)用程序啟動)；(2′)將欲執(zhí)行變換算法的可執(zhí)行程序模塊存入計算機(jī)系統(tǒng)的程序存儲器，將程序準(zhǔn)備就緒的輸出字符集、漢字信息交換碼集、填充比特指示數(shù)組和常數(shù)11586移入內(nèi)存，建立R91_CH[91]、HZm、φ[27]的表(Table)和常量——擴(kuò)展的基數(shù)N；(3′)參數(shù)準(zhǔn)備及賦值(由調(diào)用本模塊的程序完成)將輸入字節(jié)串指針I(yè)NP_STR指向待變換字節(jié)串地址，INP_Len＝輸入字節(jié)串長度，32比特?zé)o符號整數(shù)變量X，y1，y2，W＝0，W中未變換的剩余比特數(shù)R＝0，輸出字符串OUT_STR“＝？”，輸出字符串長度OL＝2；(4′)將程序計數(shù)器指針指向程序存儲器中前述可執(zhí)行程序模塊入口地址，讀取指令并執(zhí)行操作，即執(zhí)行映射變換；(5′)變換的循環(huán)體過程(當(dāng)INP_Len＞0時執(zhí)行)W的第R至第R+7比特位←從地址INP_STR處讀取1個字節(jié)；調(diào)整參數(shù)R←R+8；INP_STR←INP_STR+1；INP_Len←INP_Len-1；實(shí)施分組映射如果(R≥27或INP_Len＝0)則執(zhí)行{X←W的低端27比特；W＞＞27；(即在W的低端保存剩余比特)R←R-27；y1←X/N；y2←X％N；當(dāng)(y1＜8281){ch1←R91_CH[y1/91]；ch2←R91_CH[y1％91]；}當(dāng)(y1≥8281)ch1ch2←HZm[y1-8281]；當(dāng)(y2＜8281){ch3←R91_CH[y2/91]；ch4←R91_CH[y2％91]；}當(dāng)(y2≥8281)ch3ch4←HZm[y2-8281]；將ch1、ch2、ch3、ch4添加到輸出串OUT_CH末尾；OL←OL+4；}如果(R＜0)則執(zhí)行{n←-R(即末組高端n個0比特是填充比特)；X←φ[n]；y1←X/N；y2←X％N；當(dāng)(y1＜8281){ch1←R91_CH[y1/91]；ch2←R91_CH[y1％91]；}當(dāng)(y1≥8281)ch1ch2←HZm[y1-8281]；當(dāng)(y2＜8281){ch3←R91_CH[y2/91]；ch4←R91_CH[y2％91]；}當(dāng)(y2≥8281)ch3ch4←HZm[y2-8281]；將ch1、ch2、ch3、ch4添加到輸出串OUT_CH末尾；OL←OL+4；}(6′)在OUT_STR末尾加結(jié)束符“？＝”；(7′)變換模塊執(zhí)行結(jié)束。變換模塊執(zhí)行結(jié)束后，輸出字符串存于OUT_STR，其長度為OL的值。[例2]本例將對輸入數(shù)據(jù)unsignedcharINP_STR[6]＝{255，255，252，254，129，255}；實(shí)施27比特分組的“基數(shù)-91擴(kuò)展變換”，變換輸出中作為GB2312信息交換碼的雙8-比特字符約定以相應(yīng)漢字顯示。參照圖2和前面對該計算機(jī)程序主要技術(shù)特征的說明，首先初始化R91_CH[91](同例1)、HZm、φ[27]和擴(kuò)展的基數(shù)N＝11586。輸出串初始化為OUT_STR＝“＝？”，其長度OL＝2。采用與例1類似的比特分組拼裝方案，可得到如下兩個分組X1＝B110111111001111111111111111＝117243903X2＝B000000111111111000000111111＝2093119二進(jìn)制記數(shù)中的間隔僅僅是為解說方便，即從左往右，X1是由INP_STR[3]低位3比特、INP_STR[2]8比特、INP_STR[1]8比特、INP_STR8比特組成，X2是由6個填充0比特、INP_STR[5]8比特、INP_STR[4]8比特、INP_STR[3]高位5比特組成。按照公式(2)、(3)、(4)、(3′)、(4′)實(shí)施映射，對X＝X1，y1＝X/N＝10119，y2＝X％N＝5169y1≥8281，ch1ch2是區(qū)位碼為1601+(y1-8281)＝3439的漢字的信息交換碼；y2＜8281，ch3＝R91_CH[y2/91]＝R91_CH[56]，ch4＝R91_CH[y2％91]＝R91_CH[73]第一分組變換后的結(jié)果是OUTSTR＝“＝？謎\m”，OL＝6。對X＝X2，y1＝X/N＝180，y2＝X％N＝7639y1＜8281，ch1＝R91_CH[y1/91]＝R91_CH[1]，ch2＝R91_CH[y1％91]＝R91_CH[79]y2＜8281，ch3＝R91_CH[y2/91]＝R91_CH[83]，ch4＝R91_CH[y2％91]＝R91_CH[86]第二分組變換后的結(jié)果是OUT_STR＝“＝？謎\m＂swz”，OL＝10。增加一組指示X2高端6個0比特為填充比特的分組X＝φ[6]＝134217733，此時y1＝X/N＝11584，y2＝X％N＝5509y1≥8281，ch1ch2是區(qū)位碼為1601+(y1-8281)＝4904的漢字的信息交換碼；y2＜8281，ch3＝R91_CH[y2/91]＝R91_CH[60]，ch4＝R91_CH[y2％91]＝R91_CH[49]再加上結(jié)束符“？＝”，最終的輸出是OUT_STR＝“＝？謎\m＂swz贏U？＝”，OL＝16。“基數(shù)-91擴(kuò)展變換”的逆變換按照上述過程的逆過程進(jìn)行，并注意字符“＝？”和“？＝”沒有原像?！盎鶖?shù)-91擴(kuò)展變換”的編碼效率高于“基數(shù)-91變換”[例2結(jié)束]。在實(shí)施本發(fā)明時，即使分組映射規(guī)則確定之后，將輸入字節(jié)串按確定比特長度的分組拼裝方案(包括比特數(shù)不足的末組的處理辦法)還可能有多種選擇，以致給出不同的輸出字符串，但輸出字符串的長度不會因?yàn)榉纸M拼裝方案不同而變化。因而，比特分組拼裝方案并不影響本發(fā)明的編碼效率，也不影響通過相應(yīng)逆變換還原出正確的輸入數(shù)據(jù)。本發(fā)明中雙字符“＝？”和“？＝”的用法遵從MIME標(biāo)準(zhǔn)建議中關(guān)于已編碼數(shù)據(jù)的標(biāo)示法(參考RFC2049第二部分“MIME相容性”之9)，只是作為已編碼數(shù)據(jù)的字符集有擴(kuò)展。但是，“基數(shù)-91變換”的輸出字符不超出95個可打印ASCII字符之集，所以可以配合Internet標(biāo)準(zhǔn)SMTP使用，在PGP、PEM或稍加改進(jìn)的MIME中取代“基數(shù)-64變換”或QP變換。本發(fā)明比QP變換和“基數(shù)-64變換”適用范圍更廣還在于，本發(fā)明由于設(shè)計了填充比特指示符φn，所以可對任意長度的輸入比特數(shù)據(jù)實(shí)施變換和逆變換；而QP變換僅對比特長度為8的整倍數(shù)的輸入數(shù)據(jù)使用方便，“基數(shù)-64變換”僅對比特長度為6的整倍數(shù)的輸入數(shù)據(jù)使用方便。權(quán)利要求1.一種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)變換方法，該方法將任意比特串?dāng)?shù)據(jù)映射為可打印ASCII字符序列，該變換方法由計算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)，其特征在于(1)將欲執(zhí)行變換算法的可執(zhí)行程序模塊存入計算機(jī)系統(tǒng)的程序存儲器，將程序準(zhǔn)備就緒的輸出字符集和填充比特指示數(shù)組移入內(nèi)存，建立字符組R91_CH[91]和整數(shù)組φ[13]的表(Table)；(2)將輸入字節(jié)串指針指向待變換字節(jié)串地址，用變量記錄輸入字節(jié)串長度，將程序計數(shù)器指針指向程序存儲器中前述可執(zhí)行程序模塊入口地址，讀取指令并執(zhí)行操作；(3)變換對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行分組處理，每分組的比特長度為13；(4)變換分組映射的自變量或原像集X包括全部8192個13比特符號和12個填充比特指示符φ1，...，φ12，共計8204個元素；(5)變換的輸出表示中，使用93個可打印ASCII字符；(6)變換分組映射的像集Y為直積R91×R91的子集，R91是91個可打印ASCII字符的集合，可逆的1-1映射關(guān)系為Radix-91X→Y≡(ch1，ch2)字符ch1，ch2∈R91ch1＝R91_CH[X/91]，ch2＝R91_CH[X％91](7)對不足13比特的輸入數(shù)據(jù)分組，在約定一側(cè)用n個比特填充后成為完整分組實(shí)施映射，再添加一組數(shù)據(jù)φn當(dāng)做輸入數(shù)據(jù)實(shí)施相同映射，其像在直積R91×R91中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)變換方法，其特征在于從任意比特串到可打印ASCII字符序列的變換方法為(1)變換的基本輸出字符集R91的91個可打印ASCII字符，可以從除去符號“＝”、“？”和空格符之外的92個可打印ASCII字符中任意選?。?2)變換對輸入數(shù)據(jù)分組實(shí)施，分組比特長度為13，在自變量集和像集確定之后，可任意選取一個具體的1-1映射實(shí)現(xiàn)變換；(3)變換對輸入數(shù)據(jù)分組實(shí)施，在分組比特長度、自變量集和像集、具體實(shí)現(xiàn)變換的1-1映射確定之后，可任意選取一種比特分組拼裝方案，實(shí)現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)按13比特長度分組；(4)在變換像的表示或編碼算法中，使用非2的整數(shù)冪次的91進(jìn)位制或基數(shù)。3.一種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)變換方法，該方法將任意比特串?dāng)?shù)據(jù)映射為可打印ASCII字符和漢字信息交換碼的序列，該變換方法由計算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)，其特征在于(1)將欲執(zhí)行變換算法的可執(zhí)行程序模塊存入計算機(jī)系統(tǒng)的程序存儲器，將程序準(zhǔn)備就緒的輸出字符集與漢字信息交換碼集、填充比特指示數(shù)組和常數(shù)11586移入內(nèi)存，建立R91_CH[91]、HZm[3305]、φ[27]的表(Table)和常量單元——擴(kuò)展的基數(shù)N；(2)將輸入字節(jié)串指針指向待變換字節(jié)串地址，用變量記錄輸入字節(jié)串長度，將程序計數(shù)器指針指向程序存儲器中前述可執(zhí)行程序模塊入口地址，讀取指令并執(zhí)行操作；(3)變換對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行分組處理，每分組的比特長度為27；(4)變換分組映射的自變量或原像集X包括全部227個27比特符號和26個填充比特指示符φ1，...，φ26，共計227+26個元素；(5)變換的輸出表示中，使用93個可打印ASCII字符和94個8-比特字符，后者的兩兩組合為GB2312漢字信息交換碼字；(6)變換分組映射的像集Y為直積Y0×Y0的子集，Y0＝{R91×R91}∪HZm即Y0為直積R91×R91與HZm的并集，整數(shù)m∈[3305，942]，Y0的元素數(shù)N∈[11586，942+8281]，可逆的1-1映射關(guān)系為Radix-91+X→Y≡(y1，y2)≡(ch1，ch2，ch3，ch4)其中整數(shù)y1，y2∈，字符ch1，ch2，ch3，ch4∈R91y1＝X/N，y2＝X％N當(dāng)y1＜8281時，ch1＝R91_CH[y1/91]，ch2＝R91_CH[y1％91]當(dāng)y1≥8281時，ch1ch2＝區(qū)位碼為1601+(y1-8281)的漢字的信息交換碼當(dāng)y2＜8281時，ch3＝R91_CH[y2/91]，ch4＝R91_CH[y2％91]當(dāng)y2≥8281時，ch3ch4＝區(qū)位碼為1601+(y2-8281)的漢字的信息交換碼；(7)對不足27比特的輸入數(shù)據(jù)分組，在約定一側(cè)用n個比特填充后成為完整分組實(shí)施映射，再添加一組數(shù)據(jù)φn當(dāng)做輸入數(shù)據(jù)實(shí)施相同映射，其像在直積Y0×Y0中。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)變換方法，其特征在于從任意比特串到可打印ASCII字符及漢字信息交換碼序列的變換方法為(1)變換的基本輸出字符集R91的91個可打印ASCII字符，可以從除去符號“＝”、“？”和空格符之外的92個可打印ASCII字符中任意選取，變換的基本輸出雙字符集HZm的m個碼字，可從包括GB2312和GB8565的“漢字通信編碼字符集的信息交換碼集合”中任意選取，或從“中國、日本和韓國通用漢字編碼字符集(CJKUNIFIEDIDERGRAPH)”的信息交換碼集合中任意選??；(2)變換對輸入數(shù)據(jù)分組實(shí)施，分組比特長度為27，在自變量集和像集確定之后，可任意選取一個具體的1-1映射實(shí)現(xiàn)變換；(3)變換對輸入數(shù)據(jù)分組實(shí)施，在分組比特長度、自變量集和像集、具體實(shí)現(xiàn)變換的1-1映射確定之后，可任意選取一種比特分組拼裝方案，實(shí)現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)按27比特長度分組；(4)在變換像的表示或編碼算法中，使用非2的整數(shù)冪次的91進(jìn)位制或基數(shù)，和N進(jìn)位制或擴(kuò)展的基數(shù)，N∈[11586，942+8281]。5.一種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)變換方法，該方法將任意比特串?dāng)?shù)據(jù)映射為可打印ASCII字符和漢字信息交換碼的序列，該變換方法由計算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)，其特征在于(1)將欲執(zhí)行變換算法的可執(zhí)行程序模塊存入計算機(jī)系統(tǒng)的程序存儲器，將程序準(zhǔn)備就緒的輸出字符集與漢字信息交換碼集、填充比特指示數(shù)組和常數(shù)11586移入內(nèi)存，建立R91_CH[91]、HZm[3305]、φ[20]的表(Table)和常量單元N；(2)將輸入字節(jié)串指針指向待變換字節(jié)串地址，用變量記錄輸入字節(jié)串長度，將程序計數(shù)器指針指向程序存儲器中前述可執(zhí)行程序模塊入口地址，讀取指令并執(zhí)行操作；(3)變換對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行分組處理，每分組的比特長度為20；(4)變換分組映射的自變量或原像集X包括全部220個20比特符號和19個填充比特指示符φ1，...，φ19，共計220+19個元素；(5)變換的輸出表示中，使用93個可打印ASCII字符和94個8-比特字符，后者的兩兩組合為GB2312漢字信息交換碼字；(6)變換分組映射的像集Y為直積R91×Y0的子集，Y0＝{R91×R91}∪HZm；(7)對不足20比特的輸入數(shù)據(jù)分組，在約定一側(cè)用n個比特填充后成為完整分組實(shí)施映射，再添加一組數(shù)據(jù)φn當(dāng)做輸入數(shù)據(jù)實(shí)施相同映射，其像在直積R91×Y0中。全文摘要本發(fā)明公開一種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)變換方法,該方法解決現(xiàn)有加密電子郵件或任意8－比特數(shù)據(jù)序列在傳送準(zhǔn)備時所用變換編碼效率低,加重網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷問題。其技術(shù)關(guān)鍵是設(shè)計了從一般比特串到可打印ASCII字符或漢字信息交換碼序列的“基數(shù)－91變換”及擴(kuò)展變換。與Internet標(biāo)準(zhǔn)SMTP結(jié)合使用,本發(fā)明取代“基數(shù)－64變換”(PGP和PEM采用)能使傳輸時間、存儲需求減少7.7%或11.11%;取代QP變換能使傳輸時間、存儲需求減少58.97%或60.49%。主要用于Internet加密電子郵件的傳輸或存儲。文檔編號G06F17/22GK1269657SQ0011288公開日2000年10月11日申請日期2000年4月28日優(yōu)先權(quán)日2000年4月28日發(fā)明者何大可,何薇申請人:西南交通大學(xué)